ターボチャージャ付き新型 V 型エンジン M276 導入の新規事項 / 変更事項の一覧表

新しいエンジン 276 E30 DEH LA の導入
概要
2013 年 4 月 E クラスのフェイス・リフト以降、エンジンの仕様に新しくターボチャージャ付き 6 気筒ガソリン・エンジン M276 E30DEH LA が追加されます。
この新型エンジンは E400 として 4MATIC 搭載および非搭載のセダンおよびステーション・ワゴンに搭載可能です。
この新しいバリエーションの総排気量 3 リッタ・エンジン 276 はターボチャージャによって 、トルクおよび出力の大幅な増大を獲得しました。

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要約

新規事項

• エンジンの総排気量を 2996 cm3 に減少

• 最大トルクは 1400 ～ 4000 rpm 時に 480 Nm に増大

• 最高出力は 5500 rpm 時に 245 kW に増大

• 完全アルミ製剛性クランクケース

• 革新的な「ナノスライダ」モノリス・コーティングのシリンダ・ライナ、LDS 方式 (アーク放電ワイヤ・インジェクション) 製造によって軽量化と摩擦損失低下を実現

• シリンダ・バンクごとのウエスト・ゲート・コントロールによる同時反応ターボチャージャ

• エグゾースト・マニホールドおよびタービン・ハウジングは鋳鋼仕様の小型構成部品

• 小型水冷式インタークーラはエンジン側に独立型のエクスパンション・タンクを装備し、ブースト・エアの最適な冷却と熱力学的な効率を良好にする

• 全負荷パージの導入により、チャコール・フィルタのパージをターボチャージャの要求に対応

• 2 段階式エンジン・ベンチレーション・システム、ブロー・バイ・ガスの清掃を最適化するための回転式楕円形セパレータと接続されたボリューム・ファイン・セパレータ付き

• 高圧噴射システムの出力要求をエンジンの増大要求と V8 エンジンからの強化されたフューエル高圧ポンプ導入に対応

• 厳格な公害規制をクリア EU6

実績

• シリンダあたり 4 バルブ

• インテークおよびエグゾースト側の各 2 個のカムシャフト・アジャスタはエンジン・トルクの推移を最適化し、排気ガス特性を改善

• 騒音を低減したチェーン・ドライブ・システムおよびタイミング・チェーン (それぞれ独立したチェーン・テンショナによって調整可能な 3 つの個々のチェーン・ドライブから構成されるタイミング・チェーン・ドライブ)

• 必要に応じたボリューム・コントロールおよび 2 段階プレッシャ・ステージ付き小型ベーン・オイル・ポンプ

• 出力最適化されたオイルおよびクーラント・ポンプ・ドライブ

• 第 3 世代のガソリン直接噴射、200 bar のフューエル・プレッシャ、ピエゾ・インジェクション・ノズルおよびスプレイ・ガイド式マルチ噴射

• マルチ噴射、1 回の作動工程につき最大 5 回までの燃料噴射

• 最適なイグニッションおよび燃焼 (マルチ・スパーク・モード) のためのマルチ・スパーク・イグニッション・システム

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ターボチャージャ

各シリンダ・バンクにコンパクトに保たれた、同時反応ターボチャージャがウエスト・ゲート・コントロールに取り付けられています。 ターボチャージャによってシリンダの充填レベルが大幅に改善されたため、 総排気量が減少されても出力は増大しました。 最新型直接噴射によって、特別な負荷減少も達成されました。

このような措置により、V6 エンジンで開始されたダウンサイジングと徹底したモジュラー化が継続可能になりました。

外気はエア・クリーナから吸入された後、圧縮のためにシリンダ・バンクごとのターボチャージャに送られます。 内蔵されているブースト・プレッシャ・コントロールおよびブロー・オフ・エア・コントロールによって最適化されたトルク推移とターボチャージャの効率的な導入が実現されます。

エアは圧縮により約 150 °C 以下までに加熱が可能になり、これによってブースト・エアは膨張され、充填レベルはわずかになります。 これと同時に、低温冷却回路に接続されている小型インタークーラによって、ブースト・エアの冷却が行われます。 その後ブースト・エア・ディストリビュータ・パイプのブースト・エアは約 0.8 bar 未満の圧力で個々のシリンダに送られます。

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パルス過給用の排気ガスの流れを最適化したシリンダ・ヘッド

シリンダ・ヘッドのエグゾースト・ポートの方向はすでにタービン・ハウジングへ向けられ、負荷変化時のすぐれたレスポンス・タイムによってパルス過給 (ダイレクト・パルス・チャージ) を発生させます。

 パルス過給
開いたエグゾースト・バルブからの排気ガスの圧力波は、ターボチャージャへの注入まで完全に維持されるため、タービン・ホイールは非常に迅速に加速されます。

ブースト・プレッシャ・コントロール

ターボチャージャのシャフトは排気ガス量の駆動によって、上昇するエンジン回転数でさらに速く回転します。 タービンの回転が速くなるほど、エア・コンプレッサは多くのエアを吐出して排気ガス量を増加させるため、タービンはさらに駆動します。 この結果エア・コンプレッサは吐出限界に達するか、エンジンの機械的/熱的な限界を超える場合があります。

これを阻止し、出力を実際限界に保ち続けるために、つまりエンジンのターボチャージャを制限するために、ブースト・プレッシャ・コントロールはエア・コンプレッサのブースト・プレッシャと吐出量を制限します。

ブースト・プレッシャのスロットル・コントロールはブースト・プレッシャ・コントロール・バキューム・トランスデューサ (Y31/5) によってエレクトロニューマチック式に行われます。 そのためには ME コントロール・ユニットが特性マップにしたがい制御を行います。

ブースト・プレッシャ減少のために、4 つの排気ガス流は各バイパス経由でエグゾースト・マニホールドに直接送られ、タービン回転数を制限します。 バイパスはバキューム・アクチュエータがニューマチックに操作するブースト・プレッシャ・コントロール・フラップによって閉じられます。 操作されない状態のとき、ブースト・プレッシャ・コントロール・フラップはスプリング力で開かれています。

そのためブースト・プレッシャは現在のエンジンの負荷要求に適合されます。

ブロー・オフ・エア・コントロール

ターボチャージャは、減速の開始後、シャフト、コンプレッサおよびタービン・ホイールの質量慣性によってさらに少し回転します。

スロットル・バルブが素早く閉じると、そのためにブースト・プレッシャの波がターボチャージャへ戻ります。 このブースト・プレッシャの波は、コンプレッサ・ホイールで吐出容量が低く、プレッシャ・レシオが高いという状態を引き起こし、ターボチャージャ・ポンピングにつながります (短時間のうなり音と機械的な応力)。

この圧力ピークは、左右ブロー・オフ・スイッチオーバ・バルブ (Y101/1、Y101/2) 開によってバイパス・チャンネル経由で ターボチャージャのインテーク側に伝達されます。

エンジン負荷時、バイパス・チャンネルは完全に閉じられた状態です。

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インタークーラ
小型インタークーラと短いフロー経路は流体力学的な抵抗を少なくし、エンジン効率を上昇させます。
インタークーラ後ろの冷却されたエアの密度は高くなります。 これによってシリンダ充填効率が上昇し、エンジン出力も増加します。 さらに、ノック傾向と低い排気ガス温度が窒素酸化物 (NOx) の発生を低減させます。
エンジン停止後、高温のターボチャージャを冷却するために、低温冷却回路はインタークーラ循環ポンプを介してクーラントを数分間供給します。

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エンジン・ベンチレーション

エンジン・ベンチレーションはエンジンのあらゆる作動条件下で、過圧と過剰なガスをクランクケースから排出し、燃焼のために、インテーク・トラクト経由で再びエンジンに送ります。 エンジンのエミッション特性劣化とオイル消費量増加を防止するために、吸引されたガスをオイル蒸気によって事前にクリーンにしなければなりません。

M276 E30 DEH LA は 2 段階ベンチレーション・システムの導入により、ラフおよびファイン・セパレート用の遠心分離機とエンジン内側の V に配置されたファイン・セパレータから構成されています。

エンジン・ベンチレーション・システムは部分負荷のときも全負荷のときも行われるため、カムシャフト回転数で回転する遠心分離機によって非常に高いオイル分離率を獲得できます。 最後のオイルの残りはファイン・セパレータが受けます。

新しい 2 段階エンジン・ベンチレーション・システムはエミッション特性を改善し、オイル消費量を減少させ、オイル劣化を遅らせます。

チャコール・キャニスタのフューエル・タンク / パージのエア抜き

フューエル・タンクのエア抜き時に気化した燃料を外気へ排出させることは、法によって禁止されています。 外に排出しないために、気化した燃料はチャコール・キャニスタに貯蔵され、チャコール・フィルタに堆積しているときに適宜吸引され、その後燃焼のためにエンジンに送られます。

部分負荷パージの機能順序

部分負荷モードのとき、チャコール・キャニスタ (77) に貯蔵された気化した燃料はバキュームによってパージ・スイッチオーバ・バルブ、部分負荷モードチェック・バルブ (71) および部分負荷パージ・ライン (1) 経由でスロットル・バルブ後ろに吸引され、エンジン内で燃焼されます。

エンジン 276 DEH LA ではターボチャージャの導入により、全負荷モードのときに、スロットル・バルブ後ろの加圧が制御を行い、気化した燃料の吸引を部分負荷パージ・ラインを介して阻止します。 部分負荷モード・チェック・バルブはチャコール・キャニスタの方向で圧力上昇を阻止します。 これによってチャコール・フィルタはエンジンの持続的な負荷モードのときに、正常なパージを行うことはできません。 この要求は全負荷パージによって満たされます。

全負荷パージの機能順序

全負荷モードのとき、気化した燃料の吸引は全負荷モード・チェック・バルブ (71/2) および全負荷パージ・ライン (2) を介して行われます。 このために必要なバキュームはベンチュリ・ノズル (74) から発生します。 気化した燃料は全負荷パージ・ライン、ターボチャージャ (110/1) およびインタークーラ (120) 経由でブースト・エア・ディストリビュータ・パイプに送られます。

全負荷パージが可能かどうか確認するために、パージ・スイッチオーバ・バルブは 3 回急激に開かれます。 その際 120 mbar 超の圧力ピークが発生します。 パージ・プレッシャ・センサは全負荷パージ・ラインのプレッシャ・レシオを検出し、シグナルを ME コントロール・ユニットに伝送します。

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